Машины ударного действия воздействуют на разрушаемую среду (мерзлый грунт, твердое дорожное покрытие, фундамент и т. п.) ударными импульсами свободно падающих или забиваемых рабочих органов. Самым распространенным видом свободно падающих рабочих органов являются клин-молоты конусообразной, пирамидальной и клиновидной форм массой 0,5…4 т.

Клин-молот (рис. 4.40, а) подвешивается к подъемному канату грузовой фрикционной лебедки стрелового самоходного крана или одноковшового механического экскаватора с крановой стрелой и при работе подтягивается лебедкой к оголовку стрелы и сбрасывается с высоты 6—8 м. Свободно падающий клин-молот наносит ненаправленные удары, что приводит к высоким затратам энергии на разрушение грунта, снижает качество работ и способствует опасному интенсивному разлету кусков грунта в стороны. Клин-молот может быть помещен в жесткие направляющие (рис. 4.40, о) и при сбрасывании попадает в точно заданное место, что позволяет разрушать грунт наименее энергоемким методом крупного скола и уменьшить опасность разлета осколков. Клин-молот с направляющим устройством обычно монтируется на гусеничном или пневмоколесном тракторе, который дооборудуется подъемной зубчато-фрикционной лебедкой с приводом от коробки отбора мощности трактора. Направляющее устройство соединяется с базовой машиной упругими амортизирующими элементами, что снижает воздействие динамических нагрузок на трактор при работе.

Рис. 4.40. Рабочие органы машин ударного действия:
а — с ненаправленными ударами; 6 — то же. с направленными; в — с забиваемым клином

Оборудование с забиваемым рабочим органом разрабатывает мерзлые грунты большой прочности с глубиной промерзания 1… 1,5 м наиболее эффективным методом крупного скола. Забивание рабочего органа в грунт может осуществляться: свободно падающим грузом (рис. 4.40, в), подвешенным на канате подъемной лебедки базовой машины и движущимся относительно направляющей 5; дизель-молотами, вибромолотами; гидравлическими, пневматическими и гидропневматическими молотами, используемыми в качестве сменного рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов. Гидро- и пневмомолоты в настоящее время являются самым распространенным и эффективным оборудованием для разрушения мерзлых грунтов ударной нагрузкой.

При работе машин ударного действия возникают динамические нагрузки, вредно воздействующие как на базовую машину, так и на расположенные поблизости сооружения и коммуникации.

В стесненных условиях сложившейся застройки при работе вблизи зданий и подземных коммуникаций широко применяют гидравлические экскаваторы с рыхлительным и захватноклещевым рабочим оборудованием, которое разрушает мерзлый грунт безударным методом отрыва его от массива.

Для разрушения больших объемов мерзлого грунта (например, при прокладке линейных коммуникаций открытым способом) используют высокопроизводительные землерезные и землеройно-фре-зерные машины.

Оборудование захватно-клещевого типа навешивается на гусеничные гидравлические экскаваторы 4-й и 5-й размерных групп и предназначено для рыхления мерзлых грунтов, взламывания асфальтобетонных дорожных покрытий, разборки старых зданий, снятия и укладки дорожных плит, труб, установки колодцев, погрузки негабаритов и т. п. Это оборудование, выпускаемое в двух исполнениях (с одно- и трехзубым рыхлителем-захватом), устанавливают вместо ковша и рукояти обратной лопаты. В комплект од-нозубого рыхлителя (рис. 4.41, а) входят: двусторонний клык-рыхлитель со сменными передним и задним зубьями, шарнирно прикрепленный к двуплечему рычагу, ковш обратной лопаты и пара гидроцилиндров поворота рычага с рыхлителем относительно рукояти, взаимозаменяемых с гидроцилиндрами ковша обратной лопаты.

Разработка грунта осуществляется при перемещении рукояти с клыком-рыхлителем к экскаватору или поворотом клыка в обе стороны относительно рукояти гидроцилиндрами 2, работающими от гидросистемы машины. Шарнирное соединение клыка-рыхлителя с рычагом позволяет разрыхлять грунты с наиболее рациональными углами резания. При разрушении грунта передним зубом клык-рыхлитель движется к опирающемуся на грунт зубьями ковшу, прорезая в грунте щель. Возникающие при этом усилия на зубьях рыхлителя и ковша направлены навстречу друг другу, чем значительно снижается передача нагрузки на базовую машину. Задний зуб клыка-рыхлителя, движущийся снизу вверх к экскаватору, используется как при рыхлении мерзлого грунта, так и при взламывании дорожных покрытий и погрузочно-разгрузочных работах.

Рис. 4.41. Оборудование захватно-клещевого типа с однозубым (а) и трехзубым (б) рыхлителями

Трехзубый рыхлитель (рис. 4.41, 6) состоит из сварной рамы и трех сменных зубьев — центрального и двух боковых. Боковые зубья можно устанавливать в трех положениях для получения различных по значению усилий рыхления в зависимости от прочности разрушаемого грунта. Зубья одно- и трехзубых рыхлителей наплавляют твердым сплавом.

Землерезные машины применяют для нарезания щелей шириной до 0,3 м в однородных, мерзлых и трудноразрабатываемых немерзлых прочных грунтах. Они представляют собой баровое, цепное и дискофрезерное рабочее оборудование, которое навешивается на серийные цепные траншейные экскаваторы (вместо основного рабочего органа), на гусеничные и пневмоколесные тракторы, дооборудованные гидромеханическими ходоуменьшителями, механизмами привода рабочих органов и гидравлическими подъемными механизмами для управления навесным оборудованием. Цепные и дискоф-резерные рабочие органы могут навешиваться на одинаковые базовые шасси. Главный параметр землерезных машин — максимальная глубина нарезаемой щели.

Баровые рабочие органы — цепные бары от угольных врубовых машин или комбайнов в виде бесконечной цепи с резцами, обегающей плоскую раму с приводной и натяжной звездочками. Баровыми рабочими органами, прорезающими щели шириной 0.14 м, оборудуются цепные траншейные экскаваторы. Барами прорезают вертикальные продольные щели в однородных мерзлых грунтах на глуог ну до 2,0 м. На одну базовую машину могут быть навешен, индивидуально гидроуправляемые один, два или три бара.

Однобаровые машины имеют центральное и боковое (смещеь ное) расположение рабочего органа для нарезания щелей вдоль тр( туаров. Барами разрезают массив мерзлого грунта на отдельны блоки массой 5…10 т. которые удаляют из забоя лебедками и крана ми. Иногда нарезанный барами грунт предварительно рыхлят м;. шинами ударного действия, а его дальнейшую выемку производя экскаваторами.

Наибольшее распространение получили цепные землерезные ма шины, на которых используется однотипное максимально унифици рованное навесное землеройное оборудование, состоящее из четь; рех модулей: цепного рабочего органа (рис. 4.42). механизмов еь привода и заглубления и гидромеханического ходоуменьшител базового трактора 1. Цепные шелерезные органы представляю собой гусеничные цепи движителей тракторов класса с резцами СОСТОЯТ из направляющей рамы, ведущей (приводной) звездочки, установленной на выходном валу механизма привода, натяжного направляющего ролика и натяжного винтового устройства. На звеньях режущей цепи крепят сменные резцедержатели с резцами от баров угольных врубовых машин или комбайнов. Резцедержатели с резцами могут быть установлены по схемам, обеспечивающим число линий резания 10, 14 и 21, что позволяет нарезать щели шириной соответственно 0,15. 0,21 и 0,27 мм. Для улучшения транспортирующей способности резцов при резании мерзлых грунтов и повышения производительности машины при работе в талых грунтах к резцедержателям дополнительно крепят скребки.

Рис. 4.42. Однобаровая телерезная машина

Основными достоинствами цепных и баровых землерезных машин являются простота конструкции и удобство в эксплуатации, небольшая металлоемкость и достаточно высокая (до 70 м3/ч) производительность, недостатками — большие затраты мощности (до 60% от всей потребляемой) на измельчение грунта и преодоление трения в цепях, низкая долговечность рабочего органа, работающего в абразивной среде.

Дисковые шелерезные (дискофрезерные) машины нарезают в мерзлых грунтах щели шириной 80… 120 мм на глубину до 1…2 м с помощью одного или двух оснащенных резцами дисков (роторов) диаметром до 3 м. Эти машины применяют также для рытья узких траншей прямоугольного профиля под кабели электропередач и связи, трубопроводов малых диаметров, а также вскрытия асфальтовых дорожных покрытий. Дисковым рабочим оборудованием оснащаются траншейные экскаваторы и гусеничные тракторы, оборудованные ходоуменьшнтелями и бульдозерными отвалами. Привод рабочего органа может быть механическим и гидравлическим. Скорость резания составляет 2…3 м/с.

Рис. 4.43. Дисковая шелерезная машина

Дисковая щелерезная машина (рис. 4.43) предназначена для рытья траншей и щелей шириной 0,28 м и глубиной до 1.3 м в мерзлых и плотных грунтах. Навесное рабочее оборудование экскаватора включает дисковый ротор с гидравлическим приводом, раму с зачистным устройством и гидравлический механизм подъема-опускания ротора. Ротор состоит из диска, на котором с помощью зубодержателей установлены восемнадцать зубьев.

разрабатывающих грунт и выносящих его на поверхность. Ротор установлен на опоре рамы и приводится во вращение от высокомо-ментного гидромотора через зубчатый редуктор. Выходная шестерня редуктора входит в зацепление с зубчатым венцом, жестко прикрепленным к диску ротора.

Рабочий орган не имеет специального оборудования для транспортирования разработанного грунта; вынесенный зубьями на поверхность грунт отодвигается в обе стороны от бровки траншеи плужками рамы и располагается валиком вдоль отрываемой траншеи. Подъем и опускание рабочего органа осуществляется гидравлическим подъемным механизмом, включающим два гидроци-линдра, раму и телескопические тяги. Рабочие скорости экскаватора при копании траншей обеспечиваются гидромеханическим ходоуменьшителем и бесступенчато регулируются в диапазоне 10…480 м/ч.

Для получения транспортных скоростей передвижения машины (2,2…9,8 км/ч) используется тракторная коробка передач. Привод насосов гидросистемы экскаватора и гидромотора ходоуменьшите-ля осуществляется от раздаточной коробки 2.

Основные достоинства дискофрезерных машин по сравнению с баровыми и цепными — пониженная энергоемкость процесса резания за счет малого количества трущихся поверхностей ротора, более высокие производительность и долговечность (в 2…3 раза) жесткого рабочего органа; основные недостатки — высокая металлоемкость и ограниченная глубина копания, составляющая примерно 0,5 диаметра ротора.

Землеройно-фрезерные машины (ЗФМ) применяют для послойной разработки (фрезерования) мерзлых грунтов и твердых пород при выполнении планировочных работ, отрывке корыт под внутри-квартальные дороги, трамвайные и подкрановые пути, а также разрушения асфальтобетонных покрытий с последующей экскавацией разрушенных материалов бульдозерным отвалом.

Рабочий орган ЗФМ — фреза диаметром 900… 1020 мм, представляющая собой горизонтальный полый вал с приваренными перпендикулярно его оси кронштейнами, которые оснащены сменными режущими наконечниками (клыками) с износостойкой твердосплавной наплавкой. Кронштейны в количестве от 21 до 26 расположены на валу по одной или двум винтовым линиям, расходящимся от середины вала. Такая расстановка кронштейнов обеспечивает определенную последовательность работы каждого резца, минимальную энергоемкость процесса фрезерования, ровность планируемой поверхности, а также транспортирование части разрушенного грунта к краям обрабатываемой полосы.

Машина послойного фрезерования (рис. 4.44) эффективно разрабатывает мерзлые грунты с температурой до -10 °С, прочностью по плотномеру ДорНИИ до 250 ударов с каменистыми включениями крупностью не более 50 мм.

Рис. 4.44. Землеройно-фрезерная машина

Машина состоит из базового трактора класса с бульдозерным оборудованием рабочего органа фрезерного типа, силовой передачи для привода рабочего органа, навесного устройства, гидропривода подъема и опускания рабочего органа, гидромеханического ходо-уменьшителя, системы управления и противовеса.

Привод фрезы осуществляется от редуктора отбора мощности 5, через цепные передачи и бортовые редукторы. Привод обеспечивает одну или две скорости резания в диапазоне 0,7… 1,4 м/с и оборудуется предохранительной муфтой предельного момента. Рабочий орган навешивается на базовый трактор с помощью четы-рехзвенного шарнирного механизма, образованного общим корпусом редуктора отбора мощности и ходоуменьшителя, тягами цепных передач, нижней рамой и корпусами бортовых редукторов. жестко связанных между собой поперечной балкой. Перевод рабочего органа в транспортное и рабочее положения и удержание его на заданной глубине фрезерования осуществляются двумя гидроцилиндрами, работающими от гидросиетемы базового трактора. Для уравновешивания массы навесного оборудования в передней части машины установлен противовес.

Современные ЗФМ за один проход обрабатывают полосу грунта шириной 2,6…3,4 м при глубине фрезерования до 0,25…0,35 м. После каждого прохода фрезой разрушенный грунт (материал) убирается бульдозерным отвалом.

Производительность ЗФМ при разработке мерзлого грунта составляет 140…400 м3/ч.